Page 213 - 《精细化工》2022年第4期

第 4 期 杨振声，等: 乙氧基化咪唑啉阻锈剂的制备及性能 ·849·

锈积率都是 0.8%，说明碳钢表面覆盖面积已趋于饱 阴极极化率同时增大，降低了体系的腐蚀电流，且极
和，能有效保护碳钢不被侵蚀。该实验数据也表明 化曲线不断向正电位移动，最大正移电位达到 369
在混凝土中，该阻锈剂分子中极性基团的 N 原子 mV。当阻锈剂的质量分数增加到 4%时，阻锈效率
可以很好地与碳钢表面的空 d 轨道结合形成配位 达到 99.13%。表明阻锈剂随其添加量的增大有效加
键 [25] ，吸附在碳钢表面并形成一层致密的钝化膜， 强了碳钢表面钝化膜的厚度和覆盖面积，降低了腐
在经过干湿高温的循环腐蚀过程中，依然能很好地 蚀离子与碳钢的接触几率，达到了阻止碳钢生锈的
–
吸附在碳钢表面成膜，有效阻挡 Cl 的入侵，减缓碳 目的 [28] 。
钢的腐蚀。 从分子结构来看，该阻锈剂具有带两个 N 原子
2.6 电化学综合实验 的五元芳杂环、长链烷基和加成的乙氧基长链，N
2.6.1 极化曲线 原子容易向碳钢表面 Fe 原子的空轨道供应电子螯
在 20 ℃下，将 Q235 碳钢放在腐蚀介质为质量 合形成共价键，较多的 N 原子使其在碳钢表面具有
分数 3.5% NaCl 的饱和 Ca(OH) 2 溶液中，通过添加 较多的吸附中心，即“锚点”的个数，增强了阻锈
不同质量分数的阻锈剂测量碳钢的极化曲线如图 7 剂分子在碳钢表面的吸附强度与稳定性 [29] 。长链烷
所示，相关数据如表 2 所示。 基一方面可以增强阻锈剂分子的电子密度提高吸附
膜的稳定性，另一方面对铁离子向外扩散和腐蚀离

子向内扩散形成阻碍 [30] 。乙氧基长链则提高阻锈剂
分子的水溶性，增强其在混凝土体系中的分散性，
使其快速的移动到碳钢表面形成保护膜。
2.6.2 阻抗测试
对 Q235 碳钢在不同质量分数阻锈剂中进行了
电化学阻抗谱分析，结果如图 8 所示。

图 7 Q235 碳钢在不同质量分数阻锈剂下的极化曲线
Fig. 7 Polarization curves of Q235 steel bar under different
mass fractions of rust inhibitor

表 2 Q235 碳钢在不同质量分数阻锈剂下的极化曲线数据
Table 2 Polarization curves data of Q235 steel bar test bars
under different mass fractions of rust inhibitor
阻锈剂 腐蚀 腐蚀电流 阻锈
2
质量分数/% 电位/mV 密度/(μA/cm ) 效率/%
图 8 Q235 钢筋在不同质量分数阻锈剂下的阻抗曲线
0 –886 63.08 0 Fig. 8 Impedance curves of Q235 steel bar under different
0.5 –882 32.39 48.65 mass fractions of rust inhibitor
1 –813 15.34 75.68
使用 ZsimpWin 分析软件对上述阻抗谱进行分
2 –605 8.76 86.11
3 –594 2.13 96.62 析拟合，等效电路图如图 9 所示，其中，R s 代表电
4 –522 0.55 99.13 解质溶液电阻，CPE1 代表溶液/碳钢界面双电层常
5 –517 0.45 99.28 相位角元件，R c 代表钝化/吸附膜电阻，CPE2 代表
碳钢/吸附膜界面常相位角元件，R ct 代表溶液电荷转
根据图 7 和表 2 发现，与不添加阻锈剂的空白 移电阻。具体拟合数据如表 3 所示。
组相比，添加阻锈剂的碳钢的极化曲线整体向下移
动，阴极和阳极曲线都向低电流密度区域移动，对腐
蚀的阳极和阴极都有抑制作用，阳极区出现明显的
钝化区间，腐蚀电位正移，表明阻锈剂分子对 Q235
+
碳钢溶解反应比对 H 还原更具有抑制力，是以抑制

阳极反应为主的混合型阻锈剂 [26] 。根据 Evans 极化 图 9 等效模拟电路
图 [27] ，随着阻锈剂质量分数的增加，阳极极化率和 Fig. 9 Equivalent analog circuit